Projekti / Programi
Vloga kalcija in lipidnih membranah pri preživetju kritično bolnih
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 3.06.00 |
Medicina |
Srce in ožilje |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B007 |
Biomedicinske vede |
Medicina (človek in vretenčarji) |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.02 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Klinična medicina |
koagulacija krvi, faktor Xa, dimerizacija, lipidne membrane bogate s fosfatidil serinom, kalcij, krvni strdki, umetna žila, EPR, NMR, optična mikroskopija
Raziskovalci (14)
Organizacije (3)
Povzetek
Vloga kalcija in lipidnih membran pri preživetju kritično bolnih
Predstavitev problema
Pri kritično prizadetem bolniku gre za življensko ogrožujoče stanje, ki posledično vodi v multiorgansko okvaro z visoko stopnjo umrljivosti. Pri kritično prizadetih bolnikih pogosto pride do motenj strjevanja krvi (koagulacije), ki segajo od izolirane trombocitopenije do kompleksnih procesov, kot je diseminirana intravaskularna koagulacija (DIK). Domneva se, da je DIK posledica pomanjkljive fiziološke regulacije strjevanja krvi, vendar pravi vzroki še niso znani.
Znanstvena izhodišča
Motnje strjevanja krvi pri kritično bolnih pogosto spremljata:
1) nizka koncentracija kalcija (Ca2+) v krvi (hipokalciemija) kot tudi
2) povečane koncentracije različnih vrst lipidnih membran, ki vsebujejo fosfatidilserin (PS- membrane), kot so na primer endotelijski mikrodelci.
Obstoječa literatura nakazuje, da verjetno obstaja povezava med Ca2+ in prisotnostjo PS-membran ter regulacijo strjevanja krvi, vendar biokemijsko ta povezava še ni bila dokazana (Slika 1, rumen trikotnik).
Cilj raziskave in potencialni vplivi rezultatov projekta
Cilj predlaganega projekta je torej razjasniti morebitno povezavo med nizko koncentracijo Ca2+, povišano koncentracijo PS-membran ter začetno fazo strjevanja krvi. Rezultati predlaganega projekta bodo ponudili vpogled v številna slabo razumljena klinična stanja. S tem želimo prispevati k razvoju novih terapevtskih metod, ki bodo izboljšale možnost preživetja kritično bolnih.
Iskanje manjkajoče, morebitne povezave bo temeljilo na naših dosedanjih raziskavah aktivnosti faktorja Xa (fXa) (Koklič & Majumder, 2009 & 2013, Biochemistry), ki je eden izmed ključnih encimov v začetni fazi strjevanja krvi. fXa potrebuje kalcij in PS-membrane, da doseže fiziološko relevantno aktivnost. Vendar smo šele pred kratkim pokazali, da lahko PS-membrane tudi zavrejo aktivnost fXa, vendar le pri visoki koncentraciji Ca2+ ter nizki koncentraciji PS-membran. To je ravno v nasprotju z razmerami pri kritično bolnih, kar nakazuje, da morda aktivnost fXa pri kritično bolnih ni zadosti inhibirana. Inhibicija je posledica formacije neaktivnih dimerov fXa na PS-membranah pri koncentracijah Ca2+ , ki so večje od normalnih. Ta opažanja vodijo do ključnega vprašanja: kako Ca2+ in PS-membrane prispevajo k regulaciji aktivnosti fXa, še posebej pri fizioloških pogojih.
Slika 1: Predlagana etiologija kritične bolezni, ki jo bomo raziskovali v predlaganem projektu.
Hipoteza
V okviru predlaganega projekta bomo preučevali tvorbo neaktivnih dimerov fXa na PS-membranah pri različnih koncentracijah kalcija (Slika 2 v naslednji sekciji Znanstvena izhodišča), da bi odgovorili na vprašanje, če bi regulacija fXa v odvisnosti od kalcija in PS-membran lahko imela vlogo pri preprečevanju nekontrolirane sistemske aktivacije strjevanja krvi, kar se morda dogaja pri kritično bolnih.
Metode, organizacija projekta in izvirnost pričakovanih rezultatov
Izvirnost predlaganega projekta temelji na natančni kontroli koncentracije Ca2+ in PS-membran, kar so raziskovalci v prejšnjih študijah pogosto spregledali. V predlaganem projektu bomo preučevali do sedaj slabo poznane procese vezave fXa, dimerizacije in posledične inhibicije fXa na PS-membranah. Ker so ti procesi del kompleksnega sistema, je za njegovo karakterizacijo potrebna numerična analiza seta neodvisnih eksperimentalnih podatkov, ki jih bomo izmerili z uporabo različnih eksperimentalnih tehnik, kot so EPR, NMR in različne optične metode.
Verjetnost za uspešno izvedbo projekta je velika, saj vodja predlaganega projekta že več let sodeluje z vrhunskimi raziskovalci s področja hematologije z Medicinske fakultete Univerze v Severni Karolini, kot tudi s prejemnikom Nobelove nagrade za fiziologijo ali medicino v letu 2007. Omenjeni raziskovalci bodo aktivno sodelovali v predlaganem projektu vključno z raziskovalci z Medicinske Fakultete, Univerze v Ljubljani in z Univerzitetnega kliničnega centra Ljubljana.
Pomen za razvoj znanosti
V predlaganem projektu smo pojasnili dosedaj še neznane molekularne mehanizme regulacije faktorja Xa, ki vplivajo na začetek strjevanja krvi. To je prispevalo k razvoju področja strjevanja krvi in dodalo manjkajoče koščke osnovnega znanja o koagulacijski kaskadi. Nadaljevali smo razvoj v zadnjem času razvite metode fluorescenčne mikrospektroskopije, tako je delo na predlaganem projektu prispevalo tudi k razvoju novih eksperimentalnih metod.
Pomen za razvoj Slovenije
Rezultate naših raziskav smo objavili v ugledni mednarodnih reviji Biochemical journal in jih predstavili na mednarodnih konferencah, na univerzah in inštitutih. To je prispevalo k mednarodni promociji Slovenije. Raziskovalci projektne skupine so sodelovali z dvema raziskovalnimi skupinami iz ZDA, s čimer so raziskovalci, zlasti mladi, dobili dostop do znanja in veščin, ki so jih v več desetletnih raziskavah pridobili v skupini dr. Lentza, kot tudi do znanja dr. Smithiesa, ki je znan, da nesebično prenaša svoje znanje na mlajše raziskovalce. Projekt je omogočil izobraževanje mladih znanstvenikov, ki so pridobili izkušnje na interdisciplinarnem področju naravoslovja in fiziologije. V času od 8. do 11. septembra 2014 je bil v okviru znanstvenega sodelovanja med laboratorijem za biofiziko odseka za fiziko trdne snovi F5 in Univerze v Severni Karolini na obisku na IJS prof. dr. Oliver Smithies v spremstvu njegove žene Nobuyo Maeda. Prof Smithies je nobelov nagrajenec za medicino za leto 2007, imel je predavanje na sredinem kolokviju, z naslovom “Where do ideas come from”. Obiskal je predsednika vlade ter ministra za znanost, pri katerih se je zavzel za večjo podporo znanosti.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo
